Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2023(14))

с контролируемым содержанием микропримесей, а также упорядоченные микро- и наноразмерные осадки. Благодаря относительно низким температурам, простоте исполнения и доступности реагентов, перспективными для получения кремния необходимой морфологии признаны электролитические способы [3-15]. На сегодня уже показана принципиальная возможность электроосаждения кремния в виде нано-, микроразмерных и субмикронных сплошных пленок, дендритов, волокон, игл и трубок из галогенидных и органических электролитов. Однако, несмотря на большой объем полученных экспериментальных и теоретических данных, разработки пока не вышли за рамки лабораторных испытаний. В настоящей работе приведены представительные результаты электроосаждения кремния, выполнен краткий сравнительный анализ существующих способов электролитического получения кремния и обсуждены задачи для дальнейшего развития его электрохимии. Результаты Активное изучение возможности электроосаждения высокочистого кремния было начато в 1970-1980-х гг. вследствие развития микроэлектроники и солнечной энергетики [3]. К настоящему времени исследованиями показана принципиальная возможность электролитического получения осадков кремния: сплошных покрытий толщиной до 1 мм, субмикронных пленок (0.5-1 мкм), микроразмерных дендритов, нано- и микроразмерных волокон, трубок и игл [3-15]. В таблице приведен сравнительный анализ электролитов для получения кремния. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 244-248. Transactions of the Kda Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 244-248. Сравнительный анализ электролитов для получения кремния Электролиты Параметры ж электролиза Преимущества Недостатки Ссылки Фторидные: смеси KF, NaF, LiF, BaF 2 , СaF 2 и др. с добавками K 2 SiF 6 , SiO 2 t = 550-1500, ik= 0,05-1 + Растворимость SiO 2 + Скорость электроосаждения + Доступность реагентов + Устойчивость ионов кремния - Повышенная агрессивность - Отделение остатков электролита [3-5] Хлоридно-фторидные смеси: KF — KCl, NaCl — KCl —NaF и др. с добавками K 2 S 1 F 6 , SiO 2 , SiCl4 t = 700-750, ik= 0,05-0,2 + Скорость электроосаждения + Доступность реагентов + Устойчивость ионов кремния - Повышенная агрессивность [6-8] Иодидно-фторидно-хлоридные: KI — KF — KCl, NaI — KI с добавкой K 2 S 1 F 6 t = 700-750, ik= 0,05-0,2 + Скорость электроосаждения + Доступность реагентов + Устойчивость ионов кремния - Повышенная агрессивность [9, 10] Хлоридно-оксидные: CaCl 2 — CaO и CaCl 2 — NaCl — CaO с добавками SiO 2 , CaSiO 3 t = 800-850, ik= 0,01-0,05 + Доступность реагентов + Низкая агрессивность и высокая чистота осадка -/+ Устойчивость ионов кремния— ? - Скорость синтеза кремния - Повышенное содержание кислорода в электролите и осадке [11] Ионные жидкости и органические электролиты с добавкой SiCl4 t =25-80, ik= 0,0001-0,005 + Возможность получения наноразмерных осадков - Устойчивость электролита - Высокая стоимость реагентов - Низкая скорость электроосаждения [11, 12] Хлоридные: смеси KCl, CsCl, LiCl с добавкамиK 2 S 1 F6, SiO 2 , SiCLi t =350-790, ik= 0,05-0,4 + Доступность реагентов + Низкая агрессивность и высокая чистота осадка - Устойчивость ионов кремния [13-15] * t — температура, С; ik — катодная плотность тока, А/см2. Благодаря относительно высокой растворимости оксидов, привлекательными электролитами для получения кремния из SiO 2 являются фторидные смеси [3-5], однако отделение большинства фторидов от катодного осадка затруднительно. Вследствие этого фторидные электролиты преимущественно подходят для электролитического получения сплошных осадков кремния. Также высокая агрессивность фторидных электролитов ограничивает диапазон материалов реакторов, приводит к усложнению конструкции реактора и загрязнению кремния продуктами коррозии. В качестве водорастворимого электролита для получения кремния позиционируется система KCl — KF [6, 7], которая является хорошим растворителем как для K 2 SiF 6 , так и для SiO 2 . Из недостатков способов получения кремния при электролизе данной системы можно отметить относительно высокую © Суздальцев А. В., Гевел Т. А., Парасотченко Ю. А., Павленко О. Б., Жук С. И., Леонова Н. М., Леонова А. М., Горшков Л. В., 2023 245